La turbulencia es uno de los fenómenos más complicados que se observan en la naturaleza, lo que dificulta una definición precisa. La literatura ofrece muchas definiciones, por ejemplo, la que se incluye en Refer [1 ]: "Un movimiento de fluido se describe como turbulento si es tridimensional, rotacional, intermitente, muy desordenado, difusivo y disipativo". Si desea estudiar este fenómeno y ahondar en sus complejidades, le recomendamos esta a la turbulencia.
Para capturar completamente la turbulencia mediante el modelado numérico, se deben resolver las ecuaciones de movimiento para el flujo de fluidos en todas las escalas espaciales y temporales. Este enfoque se conoce como "Simulación numérica directa" (DNS). Para las aplicaciones industriales, los recursos computacionales requeridos por la DNS superan con creces la capacidad de las supercomputadoras más potentes disponibles en la actualidad.
En cambio, RWIND 2 utiliza una técnica diferente, como la velocidad o la presión descompuesta en componentes medios (promediados) y componentes fluctuantes. En otras palabras, las ecuaciones determinantes del movimiento de los fluidos se promedian para quitar las escalas pequeñas, lo que da como resultado un conjunto modificado de ecuaciones que son computacionalmente menos laboriosas de resolver. Estas ecuaciones se denominan "ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds" (RANS).
Para resolver las ecuaciones RANS en RWIND 2, se utiliza el modelo de turbulencia k–ε [2], que introduce dos ecuaciones de transporte para las propiedades de turbulencia: La primera es la ecuación de transporte de la energía cinética turbulenta k y la segunda ecuación determina el transporte de la velocidad de disipación ε de k. Este método representa el modelo más utilizado y probado para los cálculos de CFD. La robustez, la economía y la precisión razonable para una amplia gama de aplicaciones de flujo turbulento explican su popularidad en las simulaciones de flujo industriales. Además, RWIND 2 proporciona el modelo de turbulencia k – ω como alternativa (ver este artículo de Wikipedia).
Con "Large Eddy Simulation" (LES), las estructuras turbulentas de escala relativamente grande se resuelven como en (DNS). Se modelan estructuras a pequeña escala, denominadas escalas de subcuadrícula.
En "Análisis de flujo transitorio", una modificación de una "ecuación de Navier-Stokes promediada por Reynolds" (RANS), se utiliza el modelo de "Simulación de remolinos desprendidos retardados de Spalart-Allmaras", ver Openfoam®. Este modelo intenta tratar las regiones cercanas al muro de una manera similar a RANS y el resto del flujo de una manera similar a LES. En otras palabras, a las regiones donde la escala de longitud turbulenta es menor que la dimensión máxima de la rejilla se les asigna el modo de solución RANS. A medida que la escala de longitud turbulenta excede la dimensión de la rejilla, las regiones se resuelven utilizando el modo LES.